三、半导体管
半导体管主要应用于洗衣机主控板中,主要有二极管和晶体管两种。洗衣机上的二极管主要有整流二极管、稳压二极管和发光二极管;晶体管主要有开关管、放大管等。
1.普通二极管
二极管的外形如图4-26所示。从图中可以看出,二极管共有两根引脚,两根引脚轴向伸出,有的二极管外壳上会标出二极管图形符号,在整机电路中比较容易识别。
二极管的文字符号为VD(曾用D表示),图形符号如图4-27所示。

图4-26 二极管的外形

图4-27 二极管的图形符号
2.稳压二极管
稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压保护电路中作为保护二极管,它在电路中常用“VS”加数字表示(如VS5表示编号为5的稳压二极管),其图形符号如图4-28所示。

图4-28 稳压二极管的图形符号
稳压二极管是利用硅二极管被反向击穿后,在一定反向电流范围内反向电压不随反向电流变化这一特点来稳定直流电压的。它不同于普通二极管的是:普通二极管反向击穿后就损坏了,而它只要不超过最大允许工作电流就不会损坏。实际应用时,它正是在反向击穿状态下工作的。
稳压二极管的基本结构与普通二极管一样,是一个PN结,但它们的制造工艺不同。稳压二极管通常由硅半导体材料采用合金法或扩散法制成,它既具有普通二极管的单向导电特性,又可工作于反向击穿状态。
当二极管两端的反偏电压超过反向击穿电压之后,二极管将发生击穿现象。二极管的击穿通常有三种情况,即雪崩击穿(通常发生在高反压、低掺杂的情况下)、齐纳击穿(一般发生在低反压、高掺杂的情况下)和热击穿。对于硅PN结稳压二极管,击穿电压在7V以上的为雪崩击穿,4V以下的为齐纳击穿,热击穿后二极管将发生永久性损坏。在4~7V之间的两种情况都有,无论是哪一种击穿,只要控制反向电流的数值不致引起热击穿,当反向电压下降到击穿电压以下时,其性能可以恢复到未击穿前的状况。(https://www.daowen.com)
3.发光二极管
发光二极管(LED)在洗衣机中主要用作电源指示灯、信号指示灯和故障代码指示灯。LED的内部结构如图4-29所示,其核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫LED。当它处于正向工作状态(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,LED就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
LED属于电流控制型半导体器件,其外形和图形符号如图4-30。它与普通二极管的相似点是也具有单向导电特性,也就是说,将LED正向接入电路时才导通发光,而反向接入电路时则截止不发光。

图4-29 LED的内部结构

图4-30 单色LED的外形及图形符号
普通LED的发光颜色与发光波长有关,而发光波长又取决于制造LED所用的半导体材料。通常,红色LED的波长为650~700nm;琥珀色LED的波长为630~650nm;橙色LED的波长为610~630nm;黄色LED的波长为585nm左右;绿色LED的波长为555~570nm。
高亮度单色LED和超高亮度单色LED使用的半导体材料与普通单色LED不同,所以发光强度也不同。通常,高亮度单色LED使用砷铝化镓(GaAlAs)等材料;超高亮度单色LED使用磷铟砷化镓(GaAsInP)等材料;而普通单色LED使用磷化镓(GaP)或磷砷化镓(GaAsP)等材料。在洗衣机中较多采用高亮度单色LED。
4.开关晶体管
晶体管三层结构可以形成两个PN结,在发射区与基区交界面处形成的PN结称为发射结,集电区与基区交界处形成的PN结称为集电结。这两个结好像是两个串联的背靠背二极管,因此,e、b极或b、c极之间都好像是一个二极管,和二极管一样,同样具有单向导电的性质。由于晶体管内部结构中有两个具有单向导电性的PN结,因此可以用作开关组件,但同时晶体管还是一个放大组件。
开关晶体管常见的封装形式有三种:第一种是金属封装(金属外壳一般是铁制的,外表电镀一层不易生锈的金属或喷漆,并在上面印上型号);第二种是玻璃封装(在玻璃外壳上喷上黑色或灰色漆,再印上型号);第三种是塑料封装(型号印在塑料外壳上)。
开关晶体管引脚的排列方式具有一定的规律,如图4-31所示。对于小功率金属封装晶体管,按底视图位置放置,使三个引脚构成等腰三角形的顶点上,从左向右依次为e、b、c;对于中小功率塑料晶体管,使其平面朝向自己,三个引脚朝下放置,则从左到右依次为e、b、c;对于只有两个引脚的大功率金属封装晶体管,按底视图位置放置,两个引脚在左侧,外壳是c、b在下面,e在上面。对于三个引脚的大功率晶体管,按底视图放置,两个引脚在右侧,则下面的一个引脚为e,按逆时针方向,分别为e、b、c。

图4-31 晶体管的常见外形和引脚排列